一种基于虚拟现实技术的教学辅导系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于虚拟现实技术的教学辅导系统，涉及虚拟现实技术领域。包括：问题采集单元、数据处理单元、虚拟现实生成单元、虚拟现实发布单元、虚拟现实显示单元、语音单元；问题采集单元采集学生需要学习的题目；数据处理单元获取题目的答案和解析；虚拟现实生成单元生成虚拟场景和虚拟教师，虚拟现实发布单元综合虚拟场景、虚拟教师、答案和解析生成虚拟教师教学场景；虚拟现实显示单元显示虚拟教师教学场景；语音单元包括扬声器和麦克风，扬声器播放虚拟教师教学场景的音频；数据处理单元通过麦克风获取学生的语音，然后生成对语音的回复内容，由扬声器播放回复内容。获得直观的学习体验，提高学习效率，给学生带来更高效的学习呈现。学习呈现。学习呈现。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟现实技术的教学辅导系统


[0001]本专利技术涉及虚拟现实
，更具体地，涉及一种基于虚拟现实技术的教学辅导系统。

技术介绍

[0002]虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术是指由计算机技术所创建的三维环境。这个环境既可以是虚拟想象的，也可以是对真实世界的三维模拟。技术人员通过计算机及多种传感设备的联合协作，生成包含多种感官刺激的虚拟环境，使用户沉浸在该三维环境中，并以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互。
[0003]随着信息技术的发展，学习和教育方式也更加的信息化及便捷化，但是教学的本质没有改变，依旧是理论知识的讲解，现有的智能教学辅导系统往往只能给出问题的答案，而无法对学生起到讲解辅导作用。
[0004]现有技术的一种基于虚拟现实技术的仿真教育一体机，能够能够调节头带的长短，适用于头部不同大小的学生，可进行教学使用，但该技术方案无法生成虚拟教师教学场景，无法对学生进行讲解辅导。

技术实现思路

[0005]本专利技术为克服上述技术问题，提供的一种可生成虚拟教师教学场景从而对学生讲解辅导的基于虚拟现实技术的教学辅导系统。
[0006]本专利技术技术方案如下：
[0007]一种基于虚拟现实技术的教学辅导系统，包括：问题采集单元、数据处理单元、虚拟现实生成单元、虚拟现实发布单元、虚拟现实显示单元、语音单元；
[0008]所述问题采集单元采集学生需要学习的题目；数据处理单元获取题目的答案和解析；虚拟现实生成单元生成虚拟场景和虚拟教师，虚拟现实发布单元综合虚拟场景、虚拟教师、答案和解析生成虚拟教师教学场景；虚拟现实显示单元显示虚拟教师教学场景；语音单元包括扬声器和麦克风，扬声器播放虚拟教师教学场景的音频；数据处理单元通过麦克风获取学生的语音，然后生成对语音的回复内容，由扬声器播放回复内容。
[0009]本技术方案提出了一种基于虚拟现实技术的教学辅导系统，利用答案和解析自动生成虚拟场景和虚拟教师，虚拟现实发布单元综合虚拟场景、虚拟教师、答案和解析生成虚拟教师教学场景；使学生在没有老师一对一教学时，也能获得直观的学习体验，提高学习效率，具有仿真性、沉浸感和交互性等特点，虚拟现实技术在教育教学中的应用能够给学生带来更高效的学习呈现。
[0010]进一步地，数据处理单元生成所述回复内容的方法为：数据处理单元获取麦克风采集的声音数据进行语音识别，将声音数据转换成文字；接下来进行自然语言理解，将自然语言转换成计算机能理解的表征；然后进行对话管理，根据当前对话状态判断应采取的回应策略；得到回应策略后进行自然语言生成，将回应策略转换为自然语言；最后进行语音合
成，将文本转换为语音的回复内容。
[0011]上述技术方案中，数据处理单元获取麦克风的声音信号，然后依次进行语音识别、自然语言理解、对话管理、自然语言生成以及语音合成，实现教学辅导系统与用户进行语音交互，能够使学习过程更自然，便于学生在虚拟教师讲解中随时提出疑问，获得较好的学习效果。
[0012]进一步地，所述语音识别利用CTC算法实现，所述自然语言理解利用循环神经网络实现，所述语音合成采用DNN模型实现。
[0013]上述技术方案中，采用CTC算法进行语音识别，获得较好的语音识别准确率和语音识别速度，并且通过DNN模型实现语音合成，使合成的语音自然生动，从而获得更好的沉浸感。
[0014]进一步地，还包括触控板和触控笔，所述触控板和触控笔输入用户的控制指令或用户数据。
[0015]上述技术方案中，触控板和触控笔输入用户控制指令或用户数据，操作直观，用户学习成本低，并且直接握笔手写输入，和学生的学习习惯相吻合，使用便捷上手容易。
[0016]进一步地，还包括摄像头，所述问题采集单元采集学生需要学习的题目的方法为：问题采集单元通过摄像头拍摄题目图像采集图像类型的题目数据；或者通过触控笔和触控板获取笔迹类型的题目数据。
[0017]进一步地，还包括通信单元和云服务器，所述数据处理单元获取题目的答案和解析的过程为：问题采集单元将题目数据输入数据处理单元，数据处理单元对题目数据预处理，将预处理后的题目数据通过通信单元发送到云服务器，云服务器对题目数据进行OCR识别转换为文本数据，在云服务器的题库中搜索题目的答案和解析，并将答案和解析发送到通信单元，数据处理单元通过通信单元接收答案和解析。
[0018]进一步地，还包括存储单元，所述存储单元保存学习过的题目数据。
[0019]进一步地，还包括推送单元，所述推送单元在学生对题目学习完成后，推送与所述题目相关的例题进行练习。
[0020]进一步地，还包括眼球追踪单元，所述虚拟现实显示单元利用眼球追踪单元确定学生目光关注点，从而获取用户对虚拟现实显示单元的控制指令。
[0021]进一步地，还包括虚拟现实手柄，通过虚拟现实手柄实现用户对虚拟现实显示单元的控制。
[0022]本技术方案提出了一种基于虚拟现实技术的教学辅导系统，与现有技术相比，本技术方案的有益效果是：利用答案和解析自动生成虚拟场景和虚拟教师，虚拟现实发布单元综合虚拟场景、虚拟教师、答案和解析生成虚拟教师教学场景；使学生在没有老师一对一教学时，也能获得直观的学习体验，提高学习效率，具有仿真性、沉浸感和交互性等特点，虚拟现实技术在教育教学中的应用能够给学生带来更高效的学习呈现。
附图说明
[0023]图1为基于虚拟现实技术的教学辅导系统示意图；
[0024]图2为语音交互示意图；
[0025]图3为实施例3教学辅导系统示意图。
具体实施方式
[0026]为清楚地说明本专利技术基于虚拟现实技术的教学辅导系统，结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明，但不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0027]实施例1
[0028]一种基于虚拟现实技术的教学辅导系统，如图1所示，包括：问题采集单元、数据处理单元、虚拟现实生成单元、虚拟现实发布单元、虚拟现实显示单元、语音单元；
[0029]所述问题采集单元采集学生需要学习的题目；数据处理单元获取题目的答案和解析；虚拟现实生成单元生成虚拟场景和虚拟教师，虚拟现实发布单元综合虚拟场景、虚拟教师、答案和解析生成虚拟教师教学场景；虚拟现实显示单元显示虚拟教师教学场景；语音单元包括扬声器和麦克风，扬声器播放虚拟教师教学场景的音频；数据处理单元通过麦克风获取学生的语音，然后生成对语音的回复内容，由扬声器播放回复内容。
[0030]本实施例提出了一种基于虚拟现实技术的教学辅导系统，利用答案和解析自动生成虚拟场景和虚拟教师，虚拟现实发布单元综合虚拟场景、虚拟教师、答案和解析生成虚拟教师教学场景；使学生在没有老师一对一教学时，也能获得直观的学习体验，提高学习效率，具有仿真性、沉浸感和交互性等特点，虚拟现实技术在教育教学中的应用能够给学生带来更高效的学习呈现。
[0031]实施例2
[0032]在实施例1的基础上，如图2所示，数据处理本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟现实技术的教学辅导系统，其特征在于，包括：问题采集单元、数据处理单元、虚拟现实生成单元、虚拟现实发布单元、虚拟现实显示单元、语音单元；所述问题采集单元采集学生需要学习的题目；数据处理单元获取题目的答案和解析；虚拟现实生成单元生成虚拟场景和虚拟教师，虚拟现实发布单元综合虚拟场景、虚拟教师、答案和解析生成虚拟教师教学场景；虚拟现实显示单元显示虚拟教师教学场景；语音单元包括扬声器和麦克风，扬声器播放虚拟教师教学场景的音频；数据处理单元通过麦克风获取学生的语音，然后生成对语音的回复内容，由扬声器播放回复内容。2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的教学辅导系统，其特征在于，数据处理单元生成所述回复内容的方法为：数据处理单元获取麦克风采集的声音数据进行语音识别，将声音数据转换成文字；接下来进行自然语言理解，将自然语言转换成计算机能理解的表征；然后进行对话管理，根据当前对话状态判断应采取的回应策略；得到回应策略后进行自然语言生成，将回应策略转换为自然语言；最后进行语音合成，将文本转换为语音的回复内容。3.根据权利要求2所述的一种基于虚拟现实技术的教学辅导系统，其特征在于，所述语音识别利用CTC算法实现，所述自然语言理解利用循环神经网络实现，所述语音合成采用DNN模型实现。4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟现实技术的教学辅导系统，其特征在于，还包括触控板和触控笔，所述触控板和触控笔输入用户的控制指令或用户数据。5.根据权利要求4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘华锐，刘东峰，王掌斌，陈国炜，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：